蓄電池基礎(chǔ)知識

1、各位同仁各位同仁晚上好晚上好! !鉛酸蓄電池基礎(chǔ)知識鉛酸蓄電池基礎(chǔ)知識培訓(xùn)教材培訓(xùn)教材目錄目錄1、電池定義及基本組成電池定義及基本組成2、電池的發(fā)展、電池的發(fā)展3、鉛酸蓄電池發(fā)展歷史和現(xiàn)狀鉛酸蓄電池發(fā)展歷史和現(xiàn)狀 4、電池分類、電池分類5、鉛酸蓄電池應(yīng)用分類、鉛酸蓄電池應(yīng)用分類6、容易混淆的幾類電池稱呼、容易混淆的幾類電池稱呼7、鉛酸蓄電池化學(xué)反應(yīng)原理、鉛酸蓄電池化學(xué)反應(yīng)原理8、閥控式鉛酸蓄電池特點(diǎn)、閥控式鉛酸蓄電池特點(diǎn) 9 9、VRLABVRLAB的優(yōu)勢的優(yōu)勢1010、 VRIABVRIAB特點(diǎn)特點(diǎn) 11、 VRIABVRIAB特點(diǎn)特點(diǎn) 12、閥控式鉛酸蓄電池的性能參數(shù)閥控式鉛酸蓄電池的性能

2、參數(shù)1313、鉛酸蓄電池基本結(jié)構(gòu)14、主要鉛酸蓄電池類型主要鉛酸蓄電池類型15、蓄電池命名方法16、鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池生產(chǎn)工藝流程目錄目錄電池定義及基本組成電池定義及基本組成v電池又叫化學(xué)電源，是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。v電池將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成低壓直流電。v電池基本組成：正極活性物質(zhì)、負(fù)極活性物質(zhì)、電解質(zhì)、隔膜、電池外殼、端子及其它組件。電池的發(fā)展電池的發(fā)展 自1859年普蘭特（R,G,Plante）試制成功鉛酸電池，1868年法國勒克朗謝（G,lechance）制成鋅錳干電池以來，化學(xué)電源經(jīng)歷了100多年的發(fā)展歷史，現(xiàn)已形成獨(dú)立完整的科技與工業(yè)體系，全世界已有1000多種不同系列和型

3、號規(guī)格的電池產(chǎn)品?；瘜W(xué)電源已成為人民生活中應(yīng)用極為廣泛的方便能源。今天，人造衛(wèi)星、宇宙飛船、火車、汽車、潛艇、魚雷、軍用導(dǎo)彈、火箭、飛機(jī)，哪一樣都離不開電源技術(shù)的發(fā)展。電源技術(shù)的進(jìn)步，大大加速了現(xiàn)代移動通信、家用電器乃至兒童玩具的發(fā)展速度。隨著高新技術(shù)的發(fā)展和為了保護(hù)人類生存的環(huán)境，對新型化學(xué)電源又提出了更高的要求?？梢灶A(yù)言：產(chǎn)量大、價(jià)格低、應(yīng)用范圍廣的鋅-錳電池，鉛酸蓄電池仍將占有世界上電池的大部分市場，并且近年來市場保持10%的增長,而性能優(yōu)越的鋰離子電池，金屬氫化物-鎳電池，可充無汞堿性鋅-錳電池，燃料電池將是21世紀(jì)最受歡迎的綠色電池并擠占電池市場。隨著人民生活水平的提高和電池技術(shù)的發(fā)

4、展，以電池為能源的電動自行車將代替摩托車,電動汽車將逐步取代燃油汽車，新型化學(xué)電源的時(shí)代已經(jīng)到來。 鉛酸蓄電池發(fā)展歷史和現(xiàn)狀鉛酸蓄電池發(fā)展歷史和現(xiàn)狀 v鉛酸蓄電池1859年由普蘭特發(fā)明，到現(xiàn)在有140年有歷史。v蓄電池：將兩根鉛板插入稀H2SO4，有1V多的電壓產(chǎn)生?；瘜W(xué)變化。v電容器：將電荷存貯起來，只是物理變化。v鉛酸蓄電池達(dá)到實(shí)用福爾：涂膏式極板的發(fā)明。v1881年，福爾發(fā)現(xiàn)插入H2SO4中的鉛板只是表面層發(fā)生變化，若擴(kuò)大鉛板表面積，產(chǎn)生的電荷就會成倍增加。于是福爾將板柵做成格狀，將鉛粉（PbO）加上稀硫酸，形成膏狀。再將鉛膏涂滿在格狀板柵上，形涂膏式極板，具有很大的比表面積，與H2SO

5、4充分反應(yīng)。 鉛酸蓄電池的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀鉛酸蓄電池的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀（續(xù)頁）（續(xù)頁）v3、電池殼：v第一代電池殼用木頭；發(fā)展到用橡膠槽，用瀝青粘合；60年代后，改用PP塑料，用高溫粘合；SHAMAS用ABS工程塑料外殼，有漂亮光潔的外觀，用膠水或高溫粘合。鉛酸蓄電池發(fā)展歷史和現(xiàn)狀鉛酸蓄電池發(fā)展歷史和現(xiàn)狀（續(xù)頁）（續(xù)頁）v日本科學(xué)家提出：v（1）陽極吸收原理：2H2O電解2H2+O2v 第一級電解：H2O 2H+O2vO2在正極板表面上產(chǎn)生，通過隔離板中的通道到達(dá)負(fù)極板，被負(fù)極板吸收，從而抑制H2的溢出。v（2）吸附或隔離板的使用：v由PVC微孔塑料隔板發(fā)展到超細(xì)玻璃纖維棉。利用毛細(xì)現(xiàn)象，吸附大量

6、硫酸，實(shí)現(xiàn)了自由液，非自由液的轉(zhuǎn)化。電池分類電池分類v按電池工作性質(zhì)、電解質(zhì)及電極材料分為四類： 原電池（又叫一次電池，生產(chǎn)歷史最久，產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣， 不能用簡單方法再生，不能充電，用后廢棄，如干電池）。 蓄電池（又叫二次電池，可以循環(huán)充放電使用，如鉛酸電池、鎘鎳電池、鎳氫電池、鋰離子電池等）。 貯備電池（電解質(zhì)被隔離，使用前才加入電解質(zhì)予以激活放電，如Mg-AgCl電池由海水激活）。 燃料電池（將燃料如氫氣、甲醇、一氧化碳等和氧化劑如氧氣，分別作為電池兩極的活性物質(zhì)保存在電池本體之外，當(dāng)反應(yīng)物連續(xù)通入電池時(shí)，電池可連續(xù)放電，如H2-O2燃料電池）。v按電解液酸堿性分為兩類： 酸性電池（電

7、解液呈酸性，如鉛酸蓄電池）。 堿性電池（電解液呈堿性，如鎳氫蓄電池）。鉛酸蓄電池應(yīng)用分類鉛酸蓄電池應(yīng)用分類v1、根據(jù)使用場合和不同特性要求分：vA、啟動動型：v汽車、摩托車、輪船、拖拉機(jī)等啟動和照明用，特點(diǎn)是需要短時(shí)間提供大電量，即高倍率放電性能良好。vB、固定型：v郵電、電信、銀行等部門用的不間斷電源系統(tǒng)的后備電池，特點(diǎn)是工作場所相對固定，浮充壽命長。vC、牽引型：v電動車、叉車用，要求循環(huán)壽命、浮充壽命長。主要用于各種蓄電池車、叉車、鏟車等動力電源vD、鐵路用蓄電池v主要用于鐵路內(nèi)燃機(jī)車、電力機(jī)車、客車起動、照明之動力vE、儲能用蓄電池v主要用于風(fēng)力、太陽能等發(fā)電用電能儲存。 鉛酸蓄電池應(yīng)

8、用分類鉛酸蓄電池應(yīng)用分類(續(xù)續(xù))v2、按蓄電池極板結(jié)構(gòu)分類v有形成式、涂膏式和管式電池。v3、按蓄電池蓋和結(jié)構(gòu)分類v有開口式、排氣式、防酸隔爆式和密封閥控式蓄電池。v4、按蓄電池維護(hù)方式分類v有普通式、少維護(hù)式、免維護(hù)式蓄電池v5、根據(jù)電池容量分：v小密系列：6V1.3AH12V38AHv中密系列：12V40AH12V200AHv大密系列：2V100AH2V3000AH（2V系列）鉛酸蓄電池應(yīng)用分類鉛酸蓄電池應(yīng)用分類(續(xù)續(xù))v6、根據(jù)帶電性能分：vA、干荷電池： 出廠前不加酸，使用時(shí)加酸。用于汽車、摩托車上。特點(diǎn)是未加酸時(shí)電池不會損壞；不足這處是極板pb被有機(jī)物包裹，多少影響O2陰極吸收。vB

9、、濕荷電池： 出廠前酸已加好，用于UPS及其它電子設(shè)備。 注：干荷電池、濕荷電池各有所長，根據(jù)不同的使用要求而定。容易混淆的幾類電池稱呼容易混淆的幾類電池稱呼1、自由液電池：普通的汽車，摩托車電池，起動型，固定型中經(jīng)常需加水，加酸的。2、鉛銻電池：是一種需要維護(hù)的電池，即自由液電池。3、干荷電池：包括干荷自由液，干荷密閉電池。4、全密閉電池。5、免維護(hù)電池。6、閥控式電池。7、貧液電池。8、鉛鈣電池。9、陰極吸收式電池。 說明：1、2兩種實(shí)質(zhì)上是一種電池；4、5、6、7、8、9實(shí)質(zhì)上都是指閥控式鉛酸密閉免維護(hù)蓄電池 鉛酸蓄電池化學(xué)反應(yīng)原理鉛酸蓄電池化學(xué)反應(yīng)原理1、基本原理：雙極硫酸鹽化理論 即

10、蓄電池放電時(shí)正負(fù)極活性物質(zhì)生成的產(chǎn)物都是硫酸鉛。 反應(yīng)原理：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2 H2O充電放電2、電池內(nèi)部氧循環(huán)原理閥控式鉛酸蓄電池特點(diǎn)閥控式鉛酸蓄電池特點(diǎn) 比能量表 電池類型鉛酸電池鎘鎳電池額定電壓2V/cell1.2V/cell比能量普通25wh45wh/kg密封30wh/kg80wh1520wh/kg2030wh/kg工作電壓范圍1.82.5V/cell0.851.75V/cellVRLABVRLAB的優(yōu)勢的優(yōu)勢 1、良好的電氣性能電壓高2.0V/單體，且放電電壓平穩(wěn)（有長時(shí)間的2.0V左右的工作電壓），堿電池電壓低，僅1.25V/單體。電池內(nèi)阻小，僅0.00

11、10.0001，大電流放電性好。堿電池內(nèi)阻大，約是相同容量電池的2倍。溫度對容量影響較小，低溫放電性能好。堿電池溫度對容量影響大，低溫放電時(shí)容量顯著下降。效率高，比能量大。堿性電池效率低，特別是瓦特小時(shí)效率低，重量比能量小。 應(yīng)該著重提及，鉛電池電壓高（比堿電池高60%），這正是電子元件對電池的要求，所以是上佳電源。它不僅提供了大功率電能，也節(jié)約了電池用量。VRLABVRLAB的優(yōu)勢（續(xù)）的優(yōu)勢（續(xù)）v（2）價(jià)格低v鉛蓄電池由于原材料豐富，制造工藝簡單，價(jià)格不及堿電池一半。VRIABVRIAB特點(diǎn)特點(diǎn) v普通鉛蓄電池有著許多不足，如密封性差，有酸霧、酸液外泄，自放電率大及需加水補(bǔ)液等。這些缺點(diǎn)

12、極大的限制了其應(yīng)用推廣。VRLAB閥控式密封電池正是發(fā)揚(yáng)了普通鉛電池優(yōu)點(diǎn)又克服了它缺點(diǎn)的新產(chǎn)品，是鉛電池的一次革命，它具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。v密封反應(yīng)效率高達(dá)95%以上，析氣量較小，沒有酸霧逸出。電池內(nèi)部產(chǎn)生的O2可在負(fù)極復(fù)合為水。無酸霧與液體外泄。不傷害人員與設(shè)備，可以在設(shè)備人員密集的地方使用，由于失水量小（不到普通鉛電池的1/10），免維性高，不需經(jīng)常加水補(bǔ)液。v自放電率低，普通鉛電池自放電率約每月25%。VRLAB僅5%。v高倍率放電性能好。普通鉛電池約為34C。VRLAB可達(dá)10C即電池額定容量的10倍電流放電。v無流動電解液，電解液被高吸收性隔板全部吸收。因而電池可以任意方向位置放置。

13、v壽命長，為普通鉛電池3倍以上。閥控式鉛酸蓄電池的性能參數(shù)閥控式鉛酸蓄電池的性能參數(shù)v電池容量：電池容量：電池在一定放電條件下所能給出的電量稱為電池的容量，以符號C表示。常用的單位為安培小時(shí)，簡稱安時(shí)（Ah）或毫安時(shí)（mAh），電池的容量可以分為理論容量、額定容量、實(shí)際容量。 v額定電壓：額定電壓：又叫標(biāo)稱電壓，鉛酸蓄電池的額定電壓為2V。v開路電壓：開路電壓：外電路沒有電流流過時(shí)電極之間的電位差。 v工作電壓：工作電壓：又稱放電電壓或負(fù)荷電壓，是指有電流通過外電路時(shí)，電池兩極間的電位差。 v終止電壓：終止電壓：電池放電時(shí)，電壓下降到不宜再繼續(xù)放電的最低工作電壓稱為終止電壓。 v放電電流：放電

14、電流：通常用放電率表示，放電率指放電時(shí)的速率，常用“時(shí)率”和“倍率”表示?！皶r(shí)率”是指以放電時(shí)間（h）表示的放電速率，或講以一定的放電電流放完額定容量所需的小時(shí)數(shù)。例如電池的額定容量為30AH，以2A電流放電則時(shí)率為30AH/2A=15h，稱電池以15小時(shí)率放電。 “倍率”是指電池在規(guī)定時(shí)間內(nèi)放出其額定容量時(shí)所輸出的電流值，數(shù)值上等于額定容量的倍數(shù)。 v電池的內(nèi)阻：電池的內(nèi)阻：電池內(nèi)阻有歐姆電阻（R）和電極在化學(xué)反應(yīng)時(shí)所表現(xiàn)的極化電阻(Rf)、歐姆電阻、極化電阻之和為電池的內(nèi)阻（Ri）。 閥控式鉛酸蓄電池的性能參數(shù)閥控式鉛酸蓄電池的性能參數(shù) （續(xù)頁）v能量：能量：電池的能量是指在一定放電制度下

15、，蓄電池所能給出的電能，通常用瓦時(shí)（Wh）表示。電池的能量分為理論能量和實(shí)際能量。 v功率與比功率功率與比功率：電池的功率是指電池在一定放電制度下，于單位時(shí)間內(nèi)所給出能量的大小，單位來W(瓦)或KW（千瓦）。單位質(zhì)量電池所能給出的功率稱為比功率，單位為W/Kg或KW/Kg。比功率也是電池重要的性能指標(biāo)之一。一個(gè)電池比功率大，表示它可以承受大電流放電。蓄電池的比能量和比功率性能是電池選型時(shí)的重要參數(shù)。因?yàn)殡姵匾c用電的儀器、儀表、電動機(jī)器等互相配套，為了滿足要求，首先要根據(jù)用電設(shè)備要求功率大小來選擇電池類型。當(dāng)然，最終確定選用電池的類型還要考慮質(zhì)量、體積、比能量、使用的溫度范圍和價(jià)格等因素。 v

16、電池的使用壽命：電池的使用壽命：在規(guī)定條件下，某電池的有效壽命期限稱為該電池的使用壽命。蓄電池發(fā)生內(nèi)部短路或損壞而不能使用，以及容量達(dá)不到規(guī)范要求時(shí)蓄電池使用失效，這時(shí)電池的使用壽命終止。蓄電池的使用壽命包括使用期限和使用周期。使用期限是指蓄電池可供使用的時(shí)間，包括蓄電池的存放時(shí)間。使用周期是指蓄電池可供重復(fù)使用的次數(shù)。 鉛酸蓄電池基本結(jié)構(gòu)鉛酸蓄電池基本結(jié)構(gòu)（小密電池）構(gòu)成鉛酸蓄構(gòu)成鉛酸蓄電池的主要電池的主要部件是正負(fù)部件是正負(fù)極板、電解極板、電解液、隔膜、液、隔膜、電池殼和蓋、電池殼和蓋、安全閥，此安全閥，此外還一些零外還一些零件和端子、件和端子、連接條，極連接條，極柱等。柱等。 鉛酸蓄電池

17、基本結(jié)構(gòu)（續(xù)頁）鉛酸蓄電池基本結(jié)構(gòu)（續(xù)頁） （中密電池）鉛酸蓄電池基本結(jié)構(gòu)（續(xù)頁）鉛酸蓄電池基本結(jié)構(gòu)（續(xù)頁） （大密電池）v鉛酸蓄電池主要由正極板、負(fù)極板、隔板、電解液、電池槽、接線端子等六部分組成。正、負(fù)極板是由板柵支撐活性物質(zhì)。正極活性物質(zhì)是二氧化鉛（PbO2）；負(fù)極活性物質(zhì)是多孔海綿狀鉛（Pb）。隔板的品種有橡膠、塑料（PVC）、超細(xì)玻璃纖維或聚丙烯隔板。電解液密度范圍有1.23、1.260、1.280、1.300.1.325.1.335g/cm3。電解液（稀硫酸）的作用電解液（稀硫酸）的作用v是在由化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的電化學(xué)反應(yīng)中，電離成離子，起導(dǎo)電作用并參與電化學(xué)反應(yīng)。從反應(yīng)式可以看出

18、，在放電過程中，電解液中硫酸因消耗而使密度降低；在充電過程中，電解液中硫酸因增加而使密度升高。隔板隔板 v起隔離作用，防止正、負(fù)極板短路。它是多孔體，能使電解液離子傳導(dǎo)、極板順利地進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，并具備較高的孔率和雜質(zhì)少，耐酸性好，抗氧化性強(qiáng)等條件。 電池槽電池槽 v是容納極板和電解液的容器?？捎糜蚕鹉z和塑料制成，具備耐酸、絕緣、強(qiáng)度高等條件。一般說，電池槽的體積大，容量大；體積小，容量小。 端子端子 v接線端子是和用電設(shè)施聯(lián)接的端點(diǎn)。端子承受電流強(qiáng)度是以蓄電池的最大功率為依據(jù)設(shè)計(jì)的，能確保蓄電池輸出最大電流、不發(fā)熱、不腐蝕、安全可靠。主要鉛酸蓄電池類型主要鉛酸蓄電池類型v閥控密封式鉛酸蓄電池

19、（簡稱VRLA），包括小密電池:6V系列和12V系列,電池型號及其應(yīng)用領(lǐng)域電池型號及其應(yīng)用領(lǐng)域電池型號應(yīng)用領(lǐng)域電池型號應(yīng)用領(lǐng)域3FM3.0、3FM3.0A、3FM3.0C、3FM4.0、3FM4.0A、3FM4.0B、3FM4.5、3FM4.5A、3FM4.5B主電源（童車、手提燈燈、電動工具）；備用電源（應(yīng)急燈、醫(yī)療設(shè)備、小型UPS、電子稱、消防燈、割膠燈等）6FM6.0、6FM6.0A、6FM6.0B、6FM6.0D、6FM7.0、6FM7.0A6FM7.0B、6FM7.0C6FM7.0S、6FM7.26FM7.2A、6FM7.2B、6FM7.2S、6FM7.2C備用電源（應(yīng)急燈、醫(yī)療設(shè)備

20、、小型UPS、防盜對講機(jī)、助力車）3FM6.5主電源（手提燈）3FM7.0、3FM10、主電源（童車）6FM10、 6FM10A備用電源（小型再線UPS及安防設(shè)備 ）6FM2.6、6FM2.6A主電源（電動玩具、手提吸塵器）6FM12、6FM12A、6FM14備用電源（UPS、程控電話交換機(jī)、DC接口、電動自行車、集團(tuán)電話）、主電源（助力自行車）6FM4.0、6FM4.5、6FM4.5A主電源（電動玩具、滑板車）；備用電源（UPS）6FM17割草機(jī)、傳真機(jī)、UPS 6FM24主電源（電動輪椅）；備用電源（UPS及安防設(shè)備）6FM24及24AH以上電池24AH以及24AH以上多用在UPS設(shè)備上

21、蓄電池命名方法蓄電池命名方法例如:3 FM 3.0串聯(lián)的單體電池?cái)?shù)(V電壓)電池的類型和特征額定容量 (AH安時(shí))單體數(shù)為3格,每個(gè)單體電壓為2V,總電壓為6V閥控式密封鉛酸蓄電池額定容量為3AH3 FM 3.0 A額定容量為3AH閥控式密封鉛酸蓄電池單體數(shù)為3格,每個(gè)單體電壓為2V,總電壓為6V電池不同結(jié)構(gòu)特征代號 蓄電池命名方法（續(xù)）蓄電池命名方法（續(xù)）v產(chǎn)品系列vFM 小密電池系列vGFM 中密電池系列vGM 大密電池系列vDZM 電動車電池系列vMA 干荷摩托車電池vYT 干荷免維護(hù)電池系列vBTX 密封摩托車電池系列v注：YT、 BTX系列參考日本標(biāo)準(zhǔn)命名，省略單體數(shù)，表示全系列為1

22、2V，特征代碼在額定容量的前或后不定。用于蓄電池漢語拼音字母的意義用于蓄電池漢語拼音字母的意義漢語拼音字母含義漢語拼音字母含義表示電池用途的字母QGDNTMKSJCBTKS起動(qi)用固定用電池車內(nèi)燃機(jī)車鐵路客車摩托車用礦燈酸性艦船用航標(biāo)用坦克閃光燈表示電池特征的字母AFFMWJDJQHBY干荷電式防酸式閥控式密封無需維護(hù)膠體電解液帶液式激活式氣密式濕荷式半密閉式液閉式鉛酸蓄電池產(chǎn)品用極板型號鉛酸蓄電池產(chǎn)品用極板型號的命名方法的命名方法v +/- 正/負(fù)極板 極板性能特征代號(普通型省略) 單片極板的額定容量 產(chǎn)品系列代號例：F1.8H+ 小密電池系列用正極板、單片極板的額定容量為1.8Ah、性能特征為高功率型。 產(chǎn)品系列產(chǎn)品系列vF 小密電池系列vG 中、大密電池系列vD 電動車電池系列vM 干荷摩托車電池vYT 干荷免維護(hù)電池系列vT 密封摩托車電池系列主要極板類型主要極板類型及適用電池型號及適用電池型號v鉛酸蓄電池極板 極板型號 適用電池型號極板型號 適用電池型號極板型號 適用電池型號極板型號 適用電池型號F1.